JPH03292147A - 液体噴射ヘッド - Google Patents
液体噴射ヘッドInfo
- Publication number
- JPH03292147A JPH03292147A JP9460190A JP9460190A JPH03292147A JP H03292147 A JPH03292147 A JP H03292147A JP 9460190 A JP9460190 A JP 9460190A JP 9460190 A JP9460190 A JP 9460190A JP H03292147 A JPH03292147 A JP H03292147A
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- Japan
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- cantilever
- liquid
- piezoelectric
- vibrator
- jet head
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- Pending
Links
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はインクジェットプリンタ等に用いられる液体噴
射ヘッド、特に圧電素子を用いた液体噴射ヘッドに関す
る。
射ヘッド、特に圧電素子を用いた液体噴射ヘッドに関す
る。
［従来の技術］
従来のインクジェットプリンタにおける液体噴射ヘッド
には、特公昭６０−８９５３に示されるごとく、片持ち
梁構造の圧電振動子を印字信号に応じたパルス電圧でた
わみ振動させることにより、インクへ圧力を加えインク
滴を飛翔させるタイプのものが知られている。
には、特公昭６０−８９５３に示されるごとく、片持ち
梁構造の圧電振動子を印字信号に応じたパルス電圧でた
わみ振動させることにより、インクへ圧力を加えインク
滴を飛翔させるタイプのものが知られている。
圧電薄膜振動子より戒る液体噴射ヘッドとしては、第２
図（ｂ）の断面図に示したような基板材に珪素ウェハを
用い、片持ち梁をこれをパターニングすることにより形
成した構造が知られている。
図（ｂ）の断面図に示したような基板材に珪素ウェハを
用い、片持ち梁をこれをパターニングすることにより形
成した構造が知られている。
同図において、２０５は珪素基板、２０６はＢを高温度
にドーピングしたＳｉ層であり、これが圧電振動子の下
電極兼片持ち梁となっている。珪素基板２０５の加工方
法は、まずノズル２０４を形成しておき、奥山雅則ら（
材料別冊筒３８巻筒４２５号ｐ９．８９〜９９）に示さ
れるごとく、片持ち梁を作成したい部分に高温度のＢを
拡散させ、これをエチレンジアミン、ピロカテコール、
水の混合液により選択エツチングすればよい、高温度に
Ｂを拡散させたＳｉ層２０６による片持ち梁はそのまま
圧電振動子の下電極となるため、２０６上に圧電膜２０
７、電極２０１の順にスパッタ法により形成されている
。この様にして形成した液体噴射ヘッドは、圧力室２０
３と片持ち梁を同時に形成できるため、その製造工程数
が非常に少なく、低価格化が実現される。
にドーピングしたＳｉ層であり、これが圧電振動子の下
電極兼片持ち梁となっている。珪素基板２０５の加工方
法は、まずノズル２０４を形成しておき、奥山雅則ら（
材料別冊筒３８巻筒４２５号ｐ９．８９〜９９）に示さ
れるごとく、片持ち梁を作成したい部分に高温度のＢを
拡散させ、これをエチレンジアミン、ピロカテコール、
水の混合液により選択エツチングすればよい、高温度に
Ｂを拡散させたＳｉ層２０６による片持ち梁はそのまま
圧電振動子の下電極となるため、２０６上に圧電膜２０
７、電極２０１の順にスパッタ法により形成されている
。この様にして形成した液体噴射ヘッドは、圧力室２０
３と片持ち梁を同時に形成できるため、その製造工程数
が非常に少なく、低価格化が実現される。
［発明が解決しようとする課題］
従来の、片持ち梁の圧電薄膜振動子より成る液体噴射ヘ
ッドにおいては、圧電体の電極は、圧電薄膜自体とほぼ
同一形状で、はぼ同一面積となっている。第２図（ａ）
に従来の液体噴射ヘッドの平面図を示す０図において２
０１は上電極、２０２は片持ち梁の圧電薄膜振動子、２
０３は圧力室である。これら電極に挟まれて、圧電薄膜
はサンドイッチ構造となっているので、圧電薄膜振動子
がたわんだときに、圧電薄膜は膜の両面から拘束を受け
ることになる０弾性体でもある下電極２０６からの拘束
は、圧電薄膜の収縮運動を片持ち梁のたわみ運動に変換
するために必要であるが、上電極２０１からの拘束は、
圧電薄膜に働く内部応力を増すので、望ましくない、内
部応力による破壊を防ぐため、圧電薄膜振動子の変位量
も余り大きく取れないという欠点があった。液体噴射ヘ
ッドにおいて、振動子の変位量は振動子の固有周波数と
並んで重要なパラメータである。
ッドにおいては、圧電体の電極は、圧電薄膜自体とほぼ
同一形状で、はぼ同一面積となっている。第２図（ａ）
に従来の液体噴射ヘッドの平面図を示す０図において２
０１は上電極、２０２は片持ち梁の圧電薄膜振動子、２
０３は圧力室である。これら電極に挟まれて、圧電薄膜
はサンドイッチ構造となっているので、圧電薄膜振動子
がたわんだときに、圧電薄膜は膜の両面から拘束を受け
ることになる０弾性体でもある下電極２０６からの拘束
は、圧電薄膜の収縮運動を片持ち梁のたわみ運動に変換
するために必要であるが、上電極２０１からの拘束は、
圧電薄膜に働く内部応力を増すので、望ましくない、内
部応力による破壊を防ぐため、圧電薄膜振動子の変位量
も余り大きく取れないという欠点があった。液体噴射ヘ
ッドにおいて、振動子の変位量は振動子の固有周波数と
並んで重要なパラメータである。
本発明は以上の課題を解決するもので、その目的とする
ところは、片持ち梁の圧電体薄膜振動子の応力分布を改
善し、変位量を増すことにある。
ところは、片持ち梁の圧電体薄膜振動子の応力分布を改
善し、変位量を増すことにある。
をパターニングすることにより形成されることを特徴と
する。
する。
［課題を解決するための手段］
以上述べた課題を解決するため、本発明の液体噴射ヘッ
ドは、 （１〉複数のノズルを有するノズル部と、前記ノズルの
各々と対向配置し、液体の中に浸されている片持ち梁の
圧電振動子とを備え、電圧印加により前記片持ち梁の圧
電振動子を変位させ、前記ノズルとの間隙に存在する液
体の圧力を高めて前記ノズルから液滴を吐出させる液体
噴射ヘッドに於いて、前記片持ち梁の圧電振動子の各々
の少なくとも片方の電極が複数に分割されていることを
特徴とする、 （２）前記片持ち梁の圧電振動子が弾性体と圧電体薄膜
とからなることを特徴とする、（３）前記弾性体として
珪素もしくは珪素を含む材料を用いたことを特徴とする
、 （４）前記片持ち梁の圧電振動子が前記弾性体［実施例
コ 第１図（ａ）は本発明の実施例における液体噴射ヘッド
の平面図である。第１図（ａ）において、１０２は片持
ち梁の圧電薄膜振動子で、１０１は前記圧電薄膜振動子
を構成する複数に分割された上電極、 １０３は液体
に圧力を印加する圧力室、である、この片持ち梁は図示
したように梁の長さ方向に沿って、複数に分割されてい
るので、梁がたわんだ際の圧電薄膜と上電極との界面付
近の応力が緩和される。電極の形状に関しては、梁の長
さ方向に関してできるだけ対称であることが望ましい、
これは梁の振動モードをできるだけ簡単なものにするた
めである。この点を改良したものとして、第２図（ｂ）
や第１図（ｃ）の様な構造の液体噴射ヘッドも試作した
。
ドは、 （１〉複数のノズルを有するノズル部と、前記ノズルの
各々と対向配置し、液体の中に浸されている片持ち梁の
圧電振動子とを備え、電圧印加により前記片持ち梁の圧
電振動子を変位させ、前記ノズルとの間隙に存在する液
体の圧力を高めて前記ノズルから液滴を吐出させる液体
噴射ヘッドに於いて、前記片持ち梁の圧電振動子の各々
の少なくとも片方の電極が複数に分割されていることを
特徴とする、 （２）前記片持ち梁の圧電振動子が弾性体と圧電体薄膜
とからなることを特徴とする、（３）前記弾性体として
珪素もしくは珪素を含む材料を用いたことを特徴とする
、 （４）前記片持ち梁の圧電振動子が前記弾性体［実施例
コ 第１図（ａ）は本発明の実施例における液体噴射ヘッド
の平面図である。第１図（ａ）において、１０２は片持
ち梁の圧電薄膜振動子で、１０１は前記圧電薄膜振動子
を構成する複数に分割された上電極、 １０３は液体
に圧力を印加する圧力室、である、この片持ち梁は図示
したように梁の長さ方向に沿って、複数に分割されてい
るので、梁がたわんだ際の圧電薄膜と上電極との界面付
近の応力が緩和される。電極の形状に関しては、梁の長
さ方向に関してできるだけ対称であることが望ましい、
これは梁の振動モードをできるだけ簡単なものにするた
めである。この点を改良したものとして、第２図（ｂ）
や第１図（ｃ）の様な構造の液体噴射ヘッドも試作した
。
以上のごとき液体噴射ヘッドは、最大変位量を従来の片
持ち梁の圧電振動子の３μｍから、約２倍の５μｍへと
高めることができた。
持ち梁の圧電振動子の３μｍから、約２倍の５μｍへと
高めることができた。
本発明の他の実施例としては、前述した薄膜形成技術と
パターニングとによる片持ち梁の圧電振動子形成方法以
外にも、弾性板に圧電振動子を貼り付ける方法にも利用
可能である。
パターニングとによる片持ち梁の圧電振動子形成方法以
外にも、弾性板に圧電振動子を貼り付ける方法にも利用
可能である。
なお、本発明の液体噴射ヘッドは以上述べた実施例のみ
ならず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において広く応
用が可能であり、また、インクジェットプリンタのみな
らず、他の印字、印刷装置（例えば、タイプライタ、コ
ピー機出力等）や、塗装装置、捺染装置等に広く適用さ
れる。
ならず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において広く応
用が可能であり、また、インクジェットプリンタのみな
らず、他の印字、印刷装置（例えば、タイプライタ、コ
ピー機出力等）や、塗装装置、捺染装置等に広く適用さ
れる。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、片持ち梁の圧電振動
子の電極の少なくとも片方を複数に分割したので、圧電
膜内の応力を緩和することができ、梁の最大変位量を２
倍近くまで高めろことが可能となった。これにより、本
液体噴射ヘッドをインクジェットプリンタに用いた場合
、インク滴の噴射速度を上げ、かつ印字品質を向上させ
る事が可能になった。うした形状の片持ち梁の圧電振動
子の形成は圧電薄膜形成技術とフォトリソグラフィー技
術を用いたパターニング技術とにより製造工程数の増加
もな〈実施できる。
子の電極の少なくとも片方を複数に分割したので、圧電
膜内の応力を緩和することができ、梁の最大変位量を２
倍近くまで高めろことが可能となった。これにより、本
液体噴射ヘッドをインクジェットプリンタに用いた場合
、インク滴の噴射速度を上げ、かつ印字品質を向上させ
る事が可能になった。うした形状の片持ち梁の圧電振動
子の形成は圧電薄膜形成技術とフォトリソグラフィー技
術を用いたパターニング技術とにより製造工程数の増加
もな〈実施できる。
第１図（ａ）は、本発明の実施例における液体噴射ヘッ
ドの平面図。 第１図（ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ本発明の実施例に
おける液体噴射ヘッドの電極の他の形状例を示す平面図
。 第２図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ従来の液体噴射ヘ
ッドの平面図と断面図。 １０１．２０１・・・電極 １０２．２０２・・・片持ち梁の圧電薄膜振動子１０３
．２０３・・・圧力室 以 上
ドの平面図。 第１図（ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ本発明の実施例に
おける液体噴射ヘッドの電極の他の形状例を示す平面図
。 第２図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ従来の液体噴射ヘ
ッドの平面図と断面図。 １０１．２０１・・・電極 １０２．２０２・・・片持ち梁の圧電薄膜振動子１０３
．２０３・・・圧力室 以 上
Claims (4)
- （１）複数のノズルを有するノズル部と、前記ノズルの
各々と対向配置し、液体の中に浸されている片持ち梁の
圧電振動子とを備え、電圧印加により前記片持ち梁の圧
電振動子を変位させ、前記ノズルとの間隙に存在する液
体の圧力を高めて前記ノズルから液滴を吐出させる液体
噴射ヘッドに於いて、前記片持ち梁の圧電振動子の各々
の少なくとも片方の電極が複数に分割されていることを
特徴とする液体噴射ヘッド。 - （２）前記片持ち梁の圧電振動子が弾性体と圧電体薄膜
とからなることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘ
ッド。 - （３）前記弾性体として珪素もしくは珪素を含む材料を
用いたことを特徴とする、請求項２記載の液体噴射ヘッ
ド。 - （４）前記片持ち梁の圧電振動子が前記弾性体をパター
ニングすることにより形成されることを特徴とする、請
求項２または請求項３記載の液体噴射ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9460190A JPH03292147A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 液体噴射ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9460190A JPH03292147A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 液体噴射ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03292147A true JPH03292147A (ja) | 1991-12-24 |
Family
ID=14114779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9460190A Pending JPH03292147A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 液体噴射ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03292147A (ja) |
-
1990
- 1990-04-10 JP JP9460190A patent/JPH03292147A/ja active Pending
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